當同時存在讀寫執行緒時，預設情況下是不保證執行緒安全的，因而需要利用訊號量來進行執行緒同步（Synchronization），如關鍵程式碼段、互斥體等，同時作業系統也提供了相應的API。然而同步並不總是滿足條件的且有效率的，比如陷入核心時會有效能損失、死鎖、活鎖以及資源浪費等。
於是Lock-Free和Wait-Free的思想出現了，由於此時不存在讀寫執行緒的同步，因而在寫執行緒執行時，讀執行緒也在執行（多核中兩個執行緒在不同的核上被排程執行），而且程式碼量減少，程式執行更快。而這一思想是通過CAS機制來實現，如下
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template<typename T> bool CAS(T* ptr, T expected, T fresh) { if(*ptr != expected) return false; *ptr = fresh; return true; } |
CAS的原理是，將舊值與一個期望值進行比較，如果相等，則更新舊值，型別T = {char, short, int, __int64, …}等，以及指標（pointer to any type）。
注意CAS這裡只是說明了原理，並不是真實的原始碼實現，具體實現請參考作業系統。
在Windows API中，提供了很多原子操作（Atomic Operatoration），如InterlockedCompareExchange等一系列InterLocked函式，從彙編的角度來講，intel的XCHG指令即可以一個時鐘週期內完成資料的交換（暫存器和記憶體的資料交換），使用方法可參考InterlockedCompareExchange的反彙編程式碼。
考慮這樣一種情況：存在多個讀執行緒和一個寫執行緒，在使用同步方法時，很可能寫執行緒並不能立即獲得鎖，最壞的情況下是寫執行緒永遠得不到鎖，即進入活鎖狀態。但是使用CAS的方法時，便可以讓讀寫執行緒並行執行，當寫執行緒一旦更新為新的共享資料時，讀執行緒便能即時讀出更新後的資料。
如下示例
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class Widget { Data* p_; ... void Use() { ... use p_ ... } void Update() { Data * pOld, * pNew = new Data; do { pOld = p_; ... }while (!CAS(&p_, pOld, pNew)); } }; |
但隨之而來會有一個疑問，Update函式中該何時刪除舊資料呢，由於很有可能有別的讀執行緒在使用舊資料。對於JAVA等有自動記憶體回收（GC）機制的語言環境而言，這不是問題，但對於C/C++等無GC機制的環境而言，舊資料的回收就比較棘手的問題了。
當然也存在很多的解決方法，這也成為CAS機制中最有趣最受討論的問題，而且在不同條件下方法也不同，這裡便不一一贅述了，具體可以檢視“參考文獻”部分的論文。
參考文獻：